1, Причините и резултатите от проблемите с порите
Един от най-често срещаните видове дефекти в метални 3D отпечатани части, порите влияят значително на механичните характеристики на аерокосмическите части. Порите се образуват по сложен начин, най-вече свързани със суровините и тези, произведени от лазерна дейност.
Суровините обикновено имат пори от уловените газове в металните прахове и защитната среда в машините. Металният прах бързо се топи и втвърдява в процеса на метален 3D печат и силните вариации в басейна за стопилка може да накарат газа да не излезе напълно, което води до образуване на пори. Обикновено със сферична или елипсовидна форма, тези отвори значително влияят на механичните характеристики на компонента чрез размер, количество, форма и ориентация.
Произведените от лазерното действие пори са тясно свързани с параметрите на процеса. Ако вложената енергия е твърде голяма или твърде малка по време на процеса на лазерно синтероване, могат да се получат пори. Течният метал се пръска върху неразтопен метален прах, когато енергията е твърде висока, създавайки пръски и пори; когато енергията е твърде ниска, металният прах не е напълно разтопен, поради което се получава неадекватно междуслойно свързване и създаване на пори.
Животът на умора и якостта на опън на аерокосмическите компоненти могат да бъдат значително намалени от порите. По-специално порите,-свързани с повърхността, имат голямо влияние върху показателите на умора на произведените компоненти. Освен това порите могат да влияят върху микроструктурата и механичните качества на компонентите, като по този начин влияят върху общата работа на компонентите чрез нееднакви свойства на материала.
2, Причини и последствия от проблеми с крак
Друг типичен недостатък в процеса на 3D принтиране на метал са пукнатините, които сериозно компрометират надеждността и безопасността на аерокосмическите части. Разпределението на температурата, остатъчното напрежение и неадекватното топене имат отношение към създаването на пукнатини.
Значителната температурна разлика между разтопения басейн и втвърдения метал в процеса на метален 3D печат причинява значително изкривяване на разтопения басейн. Но ниската течливост на течността я прави неспособна да компенсира изкривяването, причинено от разтопения басейн, така че се развиват пукнатини от втвърдяване. Освен това свързани с обхвата на втечняване, зърнеста структура, топлинно удължение, свиване на метала и ограничаване, някои зони на топене могат също да показват фрактури от втечняване.
Силата и издръжливостта на компонентите на самолета могат да бъдат значително променени от наличието на пукнатини. Особено при циклично натоварване, където пукнатините се разпространяват и накрая причиняват счупване на компонентите, пукнатините са една от основните причини за повреда от умора. Освен това влияние върху разпределението на напрежението на компонентите могат да бъдат пукнатини, което води до концентрация на напрежението и бърза деградация от умора на компонента.
3, Стратегия на отговор
Следните техники помагат за решаване на проблемите с порьозността и пукнатините при металния 3D печат:
Максимизиране на параметрите на процеса: Човек може ефективно да регулира производството на пори и пукнатини чрез промяна на параметрите на процеса като лазерна мощност, скорост на сканиране и дебелина на праховия слой. Подходящите параметри на процеса помагат да се гарантира достатъчно стапяне и втвърдяване на металния прах, като по този начин се предотвратява развитието на пукнатини и пори.
Изборът на първокласни метални прахове за намаляване на порьозността и примесите в суровините ще помогне за подобряване на качеството на компонентите. Предварителната-обработка на метален прах-като сушене и пресяване-може също да помогне на праха да бъде по-течлив и хомогенен, като по този начин намалява образуването на пори.
Процес-на последваща обработка: Порите и размерът на пукнатините могат да бъдат допълнително намалени чрез процедури-на последваща обработка, включително механична обработка, термична обработка и полиране. Особено обработката с горещо изостатично пресоване (HIP) може значително да намали вътрешните дефекти и да подобри характеристиките на умората на материала.
Контрол на скоростта на предварително загряване и охлаждане на субстрата: Освен това влиянието върху съдържанието на дефекти в крайния продукт е предварителното загряване на субстрата по време на процеса на печат и поддържането му при определена температура, както и поддържането на подходящо темпо на охлаждане. Чрез намаляване на остатъчните деформации и следователно намаляване на температурните градиенти, предварителното загряване на субстрата може да помогне за предотвратяване на появата на пукнатини.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/additive-manufacturing-racing-radiator.html